JP2001178471A - Method for immobilizing dna fragment to surface of solid- phase carrier and dna chip - Google Patents
Method for immobilizing dna fragment to surface of solid- phase carrier and dna chipInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、遺伝子の発現、変
異、多型等の同時解析に非常に有用である、多数のDN
A断片やオリゴヌクレオチドを固相表面に整列させた高
密度アレイ(DNAチップ)の作製に必要な、DNA断
片の固相担体表面への固定方法に関する。本発明はま
た、そのDNA断片の固相担体表面への固定方法により
製造されたDNAチップ、そしてDNAチップ上のDN
A断片に対して相補性を有する核酸断片の検出方法にも
関する。The present invention relates to a large number of DNs which are very useful for simultaneous analysis of gene expression, mutation, polymorphism, etc.
The present invention relates to a method for immobilizing DNA fragments on a solid-phase carrier surface, which is necessary for producing a high-density array (DNA chip) in which A fragments and oligonucleotides are arranged on a solid-phase surface. The present invention also provides a DNA chip produced by a method for immobilizing the DNA fragment on the surface of a solid support, and DN on the DNA chip.
The present invention also relates to a method for detecting a nucleic acid fragment having complementarity to the A fragment.
【0002】[0002]
【従来の技術】多彩な生物の全遺伝子機能を効率的に解
析するための技術開発が進んでおり、その解析手段とし
て、DNAチップが利用されている。DNAチップは通
常、スライドガラス等の固相担体に多数のDNA断片を
整列固定させたマイクロアレイの形態にあり、DNAチ
ップに固定されているDNA断片と相補性を持つDNA
断片試料をハイブリダイゼーションによってDNAチッ
プ上に固定し、検出する方法に利用される。形成された
ハイブリッドの検出手段としては、DNA断片試料に予
め結合させた蛍光標識あるいは放射性標識を利用する方
法、そしてハイブリッドに取り込まれる導電性基を持つ
インターカレータを利用する方法などが知られている。2. Description of the Related Art Technology development for efficiently analyzing the functions of all genes of various organisms has been progressing, and a DNA chip has been used as an analysis means. A DNA chip is usually in the form of a microarray in which a large number of DNA fragments are aligned and fixed on a solid support such as a slide glass, and has a DNA complementary to the DNA fragments fixed to the DNA chip.
The fragment sample is immobilized on a DNA chip by hybridization and used for detection. Known methods for detecting the formed hybrid include a method using a fluorescent label or a radioactive label previously bound to a DNA fragment sample, and a method using an intercalator having a conductive group incorporated into the hybrid. .
【0003】DNAチップを用いるDNAチップ技術
は、DNA以外の生体分子にも適用可能であり、創薬研
究、疾病の診断や予防法の開発、エネルギーや環境問題
対策等の研究開発に新しい手段を提供するものとして期
待されている。[0003] DNA chip technology using a DNA chip can be applied to biomolecules other than DNA, and provides new means for research and development of drug discovery research, diagnosis and prevention of diseases, and measures against energy and environmental problems. It is expected to provide.
【0004】DNAの解析手段としてのDNAチップの
利用が具体化してきたのは、DNAの塩基配列をオリゴ
ヌクレオチドとのハイブリダイゼーションによって決定
する方法(SBH,sequencing by hyb
ridization)が考案されたことに始まる(D
rmanac,R.et al.,Genomics,
4,page 114(1989))。SBHは、ゲル
電気泳動を用いる塩基配列決定法の限界を克服できる方
法ではあったが、実用化には至らなかった。[0004] The use of a DNA chip as a DNA analysis means has been embodied in a method of determining the base sequence of DNA by hybridization with an oligonucleotide (SBH, sequencing by hyb).
(D. Ridation) is devised (D
rmanac, R .; et al. , Genomics,
4, page 114 (1989)). Although SBH was a method capable of overcoming the limitations of base sequencing using gel electrophoresis, it did not reach practical use.
【0005】その後、DNAチップ作製技術が開発さ
れ、遺伝子の発現、変異、多型等を短時間で効率よく調
べる、いわゆるHTS(high throughpu
t screening)が可能となった(Fodo
r,S.P.A.,Science,251,page
767(1991)およびSchena,M.,Sc
ience,270,page 467(199
5))。[0005] Subsequently, a DNA chip fabrication technique was developed, and so-called HTS (high throughppu), which efficiently and efficiently examines gene expression, mutation, polymorphism and the like in a short time.
t screening) (Fodo
r, S. P. A. , Science, 251, page
767 (1991) and Schena, M .; , Sc
issue, 270, page 467 (199
5)).
【0006】しかし、DNAチップ利用技術を実用化す
るためには、多数のDNA断片やオリゴヌクレオチドを
固相担体表面に整列固定させるためのDNAチップの作
製技術が必要とされる。However, in order to put the DNA chip utilization technology into practical use, a DNA chip production technology for aligning and immobilizing a large number of DNA fragments and oligonucleotides on the surface of a solid support is required.
【0007】DNAチップの作製方法としては、固相担
体表面で直接DNA断片を合成する方法(「オン・チッ
プ法」という。)と、予め別に調製したDNA断片を固
相担体表面に固定する方法とが知られている。オン・チ
ップ法としては、光照射で選択的に除去される保護基の
使用と、半導体製造に利用されるフォトリソグラフィー
技術および固相合成技術とを組み合わせて、微小なマト
リックスの所定の領域での選択的合成を行う方法(「マ
スキング技術」という。)が代表的である。As a method for preparing a DNA chip, a method of directly synthesizing a DNA fragment on the surface of a solid support (referred to as an “on-chip method”) and a method of fixing a separately prepared DNA fragment on the surface of a solid support are used. And is known. The on-chip method combines the use of protecting groups that are selectively removed by light irradiation with the photolithography and solid-phase synthesis techniques used in semiconductor manufacturing to define a specific area of a tiny matrix. A method of performing selective synthesis (referred to as “masking technique”) is typical.
【0008】予め調製したDNA断片を固相担体表面に
固定する方法としては、DNA断片の種類や固相担体の
種類に応じて下記の方法がある。 (1)固定するDNA断片がcDNA(mRNAを鋳型
にして合成した相補的DNA)やPCR産物(cDNA
をPCR法によって増幅させたDNA断片)の場合に
は、これらをDNAチップ作製装置に備えられたスポッ
タ装置を用いて、ポリ陽イオン(ポリリシン、ポリエチ
レンイミン等)で表面処理した固相担体表面に点着し
て、DNAの荷電を利用して固相担体に静電結合させる
方法が一般的に利用される。また、固相担体表面の処理
方法として、アミノ基、アルデヒド基、エポキシ基等を
有するシランカップリング剤を用いる方法も利用されて
いる(Geo,Z.et al.,Nucleic A
cid Research,22,5456−5465
(1994))。この場合には、アミノ基、アルデヒド
基等は、共有結合により固相担体表面に導入されるた
め、ポリ陽イオンによる場合と比較して安定に固相担体
表面に存在する。As a method for immobilizing a DNA fragment prepared in advance on the surface of a solid support, there are the following methods depending on the type of the DNA fragment and the type of the solid support. (1) The DNA fragment to be fixed is cDNA (complementary DNA synthesized using mRNA as a template) or PCR product (cDNA
In the case of a DNA fragment obtained by amplifying the DNA fragment by a PCR method, these are applied to the surface of a solid support that has been surface-treated with a polycation (polylysine, polyethyleneimine, etc.) using a spotter device provided in a DNA chip preparation device. In general, a method of spotting and electrostatically bonding to a solid support using the charge of DNA is used. As a method for treating the surface of the solid support, a method using a silane coupling agent having an amino group, an aldehyde group, an epoxy group, or the like is also used (Geo, Z. et al., Nucleic A).
cid Research, 22, 5456-5465
(1994)). In this case, since amino groups, aldehyde groups, and the like are introduced into the surface of the solid support by covalent bonds, they are more stably present on the surface of the solid support than in the case of polycations.
【0009】DNAの荷電を利用する方法の変法とし
て、アミノ基で修飾したPCR産物をSSC(標準食塩
クエン酸緩衝液)に懸濁させ、これをシリル化したスラ
イドガラス表面に点着し、インキュベートした後、水素
化ホウ素ナトリウムによる処理および加熱処理を順に行
う方法が報告されている(Schena,M.et a
l.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA
93,10614−10619(1996))。しか
し、この固定方法では必ずしも充分な安定度が得られ難
いという問題がある。DNAチップ技術では、検出限界
が重要となる。そのため、固相担体表面に充分な量で安
定にDNA断片を固定する技術の開発は、固定DNA断
片と標識した試料核酸断片とのハイブリダイゼーション
の検出限界の向上に大きく寄与する。As a modification of the method utilizing the charge of DNA, a PCR product modified with an amino group is suspended in SSC (standard saline citrate buffer) and spotted on a silylated slide glass surface. A method of sequentially performing a treatment with sodium borohydride and a heat treatment after incubation (Schena, M. et a) has been reported.
l. Proc. Natl. Acad. Sci. USA
93, 10614-10619 (1996)). However, this fixing method has a problem that sufficient stability is not always obtained. In DNA chip technology, the detection limit is important. Therefore, the development of a technique for stably immobilizing a DNA fragment in a sufficient amount on the surface of a solid support greatly contributes to improving the detection limit of hybridization between the immobilized DNA fragment and the labeled sample nucleic acid fragment.
【0010】(2)固定するDNA断片が合成オリゴヌ
クレオチドの場合には、反応活性基を導入したオリゴヌ
クレオチドを合成し、表面処理した固相担体表面に該オ
リゴヌクレオチドを点着し、共有結合させる(「蛋白質
・核酸・酵素」、43巻、(1998)、2004−2
011、Lamture,J.B. et al.,Nu
cl.Acids Res.,22,2121−212
5,1994、およびGuo.Z.,et al.,
Nucl.Acids Res.,22,5456−5
465,1994)。例えば、アミノ基を導入したスラ
イドガラスに、PDC(p−フェニレンジイソチオシア
ネート)存在下、アミノ基導入オリゴヌクレオチドを反
応させる方法、および該スライドガラスに、アルデヒド
基導入オリゴヌクレオチドを反応させる方法が知られて
いる。これらの二つの方法は、前記(1)のDNAの荷
電を利用する方法と比べて、オリゴヌクレオチドが固相
担体表面に安定に固定される。しかし、PDCを存在さ
せる方法は、PDCとアミノ基導入オリゴヌクレオチド
との反応が遅く、またアルデヒド基導入オリゴヌクレオ
チドを用いる方法は、反応生成物であるシッフ塩基の安
定性が低い(通常、加水分解が起こり易い)という問題
点を有し、さらに、固相表面にアミノ基のようにDNA
との相互作用の強い官能基が全面に存在すると、被検体
である核酸断片がDNAチップ全面に非特異的に付着し
やすいため、検出を妨害するという問題がある。このた
め、これを防止するために、未反応の官能基を塞ぐ、ブ
ロッキングという工程が必要であった。(2) When the DNA fragment to be fixed is a synthetic oligonucleotide, an oligonucleotide having a reactive group introduced therein is synthesized, the oligonucleotide is spotted on the surface of the surface-treated solid support, and covalently bonded. ("Protein / Nucleic acid / Enzyme", Vol. 43, (1998), 2004-2)
011, Lamture, J.M. B. et al. , Nu
cl. Acids Res. , 22,2121-212
5, 1994, and Guo. Z. , Et al. ,
Nucl. Acids Res. , 22,5456-5
465, 1994). For example, a method of reacting an amino group-introduced oligonucleotide with a slide glass having an amino group introduced thereto in the presence of PDC (p-phenylenediisothiocyanate) and a method of reacting an aldehyde group-introduced oligonucleotide with the slide glass are known. Have been. In these two methods, the oligonucleotide is stably immobilized on the surface of the solid-phase carrier as compared with the method (1) using the charge of DNA. However, in the method in which PDC is present, the reaction between the PDC and the amino group-introduced oligonucleotide is slow, and in the method using the aldehyde group-introduced oligonucleotide, the stability of the reaction product, the Schiff base, is low (usually, hydrolysis). Is more likely to occur). Furthermore, DNA such as amino groups
If a functional group having a strong interaction with the nucleic acid exists on the entire surface, the nucleic acid fragment as a test substance is likely to non-specifically adhere to the entire surface of the DNA chip, and thus there is a problem that detection is hindered. For this reason, in order to prevent this, a step called blocking, which blocks unreacted functional groups, was required.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、固相担体表
面に、予め別に調製したDNA断片を迅速な反応によっ
て結合させることが可能で、かつ、反応生成物が安定に
結合を維持することが可能な固定方法、ブロッキング工
程を特に必要としないDNAチップ、および核酸断片の
検出方法を提供することを、その課題とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a method for binding a separately prepared DNA fragment to the surface of a solid support by a rapid reaction, and to stably maintain the binding of the reaction product. It is an object of the present invention to provide an immobilization method, a DNA chip which does not particularly require a blocking step, and a method for detecting a nucleic acid fragment.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の課題は下記の本発
明によって解決された。The above objects have been attained by the present invention described below.
【0013】(1)末端部に活性メチレン基を有するD
NA断片と、ジアゾニウム塩基を有する鎖状分子が一方
の末端で表面に固定された固相担体とを液相にて接触さ
せることにより、該DNA断片と鎖状分子との間で結合
を形成させることを特徴とするDNA断片の固相担体表
面への固定方法。本発明の固定方法において、上記接触
を、pHが4乃至11の範囲にある水性液体の存在下で
行なうことが好ましく、また上記接触を、pHが6乃至
10の範囲にある水性液体の存在下で行なうことが特に
好ましい。 (2)上記の方法によって得られたDNAチップ。(1) D having an active methylene group at the terminal
The NA fragment is brought into contact with a solid phase carrier having a chain molecule having a diazonium base fixed at one end to the surface in a liquid phase to form a bond between the DNA fragment and the chain molecule. A method for immobilizing a DNA fragment on a surface of a solid support. In the fixing method of the present invention, the contact is preferably performed in the presence of an aqueous liquid having a pH of 4 to 11, and the contact is preferably performed in the presence of an aqueous liquid having a pH of 6 to 10. It is particularly preferable to carry out the above. (2) A DNA chip obtained by the above method.
【0014】(3)上記のDNAチップの表面に、蛍光
物質もしくは放射性物質で標識した核酸断片試料を含む
水性液を付与する工程、DNAチップに固定されている
DNA断片と相補性を有する核酸断片試料をハイブリダ
イゼーションによってDNAチップ上に固定する工程、
そしてDNAチップ上に固定された標識核酸断片試料の
蛍光標識もしくは放射性標識を検出する工程からなる、
DNAチップ上のDNA断片に対して相補性を有する核
酸断片の検出方法。 (4)上記のDNAチップの表面に、導電性基を有する
インターカレータと核酸断片試料とを含む水性液を付与
する工程、DNAチップに固定されているDNA断片と
相補性を有する核酸断片試料をハイブリダイゼーション
によってDNAチップ上に固定する工程、そしてDNA
チップのDNA断片と核酸断片試料とから形成されたハ
イブリッド構造内に取り込まれたインターカレータの導
電性基を介して流れる電流を電気化学的に検出する工程
からなる、DNAチップ上のDNA断片に対して相補性
を有する核酸断片の検出方法。(3) A step of applying an aqueous liquid containing a nucleic acid fragment sample labeled with a fluorescent substance or a radioactive substance to the surface of the DNA chip, a nucleic acid fragment complementary to the DNA fragment fixed to the DNA chip Immobilizing the sample on a DNA chip by hybridization,
And detecting a fluorescent label or a radioactive label of the labeled nucleic acid fragment sample immobilized on the DNA chip.
A method for detecting a nucleic acid fragment having complementarity to a DNA fragment on a DNA chip. (4) a step of applying an aqueous liquid containing an intercalator having a conductive group and a nucleic acid fragment sample to the surface of the DNA chip, and removing the nucleic acid fragment sample complementary to the DNA fragment fixed to the DNA chip; Immobilizing on a DNA chip by hybridization, and DNA
A step of electrochemically detecting a current flowing through a conductive group of an intercalator incorporated into a hybrid structure formed from a DNA fragment and a nucleic acid fragment sample of the chip, For detecting nucleic acid fragments having complementary nature.
【0015】本発明のDNA断片の固相担体表面への固
定方法の好ましい態様は、以下の通りである。 (1)固相担体にジアゾニウム塩を固定する。 (2)DNA断片として、その塩基配列が既知であり、
その一端に活性メチレン基を有する部分構造を有するも
のを、上記のジアゾニウム塩を担持したDNA断片固定
用固相担体と反応させる。Preferred embodiments of the method for immobilizing a DNA fragment on the surface of a solid support of the present invention are as follows. (1) A diazonium salt is immobilized on a solid support. (2) the nucleotide sequence is known as a DNA fragment;
One having a partial structure having an active methylene group at one end thereof is reacted with the above-mentioned solid support for immobilizing a DNA fragment carrying the above diazonium salt.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明のDNA断片固定用固相担
体は、固相担体と、その上に担持されたジアゾニウム塩
化合物とからなり、これに活性メチレン基を付与したD
NA断片を固定してDNA固定固相担体とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The solid support for immobilizing a DNA fragment of the present invention comprises a solid support and a diazonium salt compound supported on the solid support.
The NA fragment is immobilized to obtain a DNA-immobilized solid support.
【0017】添付図面の図1に実施の形態の概略を示
す。本発明のDNA断片固定固相担体(以下「DNAチ
ップ」という。)を製造するには、まず、固相担体
(M)に連結基(L)を介して反応性基を導入して固相
担体(1)を作成し、ここに、ジアゾニウム塩化合物を
作用させることにより、固相担体(1)を固相担体
(2)に導く。次いで、固相担体(2)に、活性メチレ
ン基を有するDNA断片を接触させることによって、D
NAチップ(3)を得ることができる。FIG. 1 of the accompanying drawings schematically shows an embodiment. In order to produce the DNA fragment-immobilized solid phase carrier (hereinafter referred to as “DNA chip”) of the present invention, first, a reactive group is introduced into the solid phase carrier (M) via a linking group (L). The carrier (1) is prepared, and the diazonium salt compound is allowed to act on the carrier (1) to guide the solid carrier (1) to the solid carrier (2). Then, by bringing a DNA fragment having an active methylene group into contact with the solid support (2), D
An NA chip (3) can be obtained.
【0018】ジアゾニウム塩とジアゾカップリングする
化合物の構造的特徴は以下に述べるとおりであり、いわ
ゆるカラー写真用のカプラーとして用いられる化合物群
に属する化合物が好ましい。写真用カプラーの例は、例
えば1977年Macmillan Publishing Co., Inc.(New York)
発行のT.H.James編、The Theory of the Photographic
Process, 4th eddition、第12章、第3節、352−362ペー
ジのJ.R.Thirtleの著した総説に記載されている。The structural characteristics of the compound capable of diazo coupling with a diazonium salt are as described below, and compounds belonging to the group of compounds used as so-called color photographic couplers are preferred. Examples of photographic couplers include, for example, 1977 Macmillan Publishing Co., Inc. (New York)
Published by THJames, The Theory of the Photographic
Process, 4th eddition, Chapter 12, Section 3, pages 352-362, in a review by JRThirtle.
【0019】ジアゾニウム塩化合物は固相担体に直接共
有結合で連結することが連結操作の簡便性の点では好ま
しいが、固相担体にあらかじめ共有結合で連結された化
合物に共有結合させることにより連結してもよい。ある
いは固相担体表面にあらじめ担持されたポリ陰イオンポ
リマーとの静電的相互作用を利用して担持する事も可能
である。あるいは固相担体表面に、芳香族アミンなどの
ジアゾニウム塩を発生する化合物の前駆体を固定した
後、ジアゾ化反応処理を施すことによりジアゾニウム塩
化合物に導くこともできる。芳香族アミンのジアゾ化反
応はジアゾ化の定法に従い、例えば亜硝酸塩を酸性条件
下に作用させることにより、あるいは亜硝酸イソアミル
などの亜硝酸エステルを作用させることにより行うこと
ができる。The diazonium salt compound is preferably directly linked to the solid support by a covalent bond from the viewpoint of simplicity of the linking operation. However, the diazonium salt compound is linked to the solid support by a covalent bond to a compound previously covalently linked to the solid support. You may. Alternatively, it is also possible to carry the compound by utilizing electrostatic interaction with a polyanionic polymer previously carried on the surface of the solid support. Alternatively, a diazonium salt compound can be obtained by immobilizing a precursor of a compound that generates a diazonium salt such as an aromatic amine on the surface of a solid support and then subjecting the precursor to a diazotization reaction treatment. The diazotization reaction of an aromatic amine can be carried out according to a conventional method of diazotization, for example, by reacting nitrite under acidic conditions or by reacting a nitrite such as isoamyl nitrite.
【0020】ジアゾニウム塩化合物もしくはその前駆体
を共有結合を介して固相担体の表面に連結するには、公
知の合成反応が利用できる。反応の例としてはガラス表
面とシランカップリング剤との反応、合成樹脂表面の官
能基と活性ハロゲン化物との反応、セルロース系樹脂と
イソシアネート類との反応などが挙げられる。In order to link the diazonium salt compound or its precursor to the surface of the solid support through a covalent bond, a known synthesis reaction can be used. Examples of the reaction include a reaction between a glass surface and a silane coupling agent, a reaction between a functional group on a synthetic resin surface and an active halide, and a reaction between a cellulose resin and an isocyanate.
【0021】予め固相担体の表面に導入された反応性基
との反応の例としては、求核性基(アミノ基、ヒドロキ
シ基など)と電子受容基(カルボキシル基、エステル
基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、共役ケ
トン、アクリル酸エステル、ビニルスルホン、酸無水
物、アシルハライド、スルホニルハライドなど)との組
み合わせが挙げられる。Examples of the reaction with a reactive group previously introduced on the surface of the solid support include a nucleophilic group (amino group, hydroxy group, etc.) and an electron accepting group (carboxyl group, ester group, isocyanate group, A combination with an isothiocyanate group, a conjugated ketone, an acrylate ester, vinyl sulfone, an acid anhydride, an acyl halide, a sulfonyl halide, and the like.
【0022】以下に、本発明で固相担体表面のジアゾニ
ウム塩化合物あるいはその前駆体の具体例を挙げるが、
本発明の範囲はこれらのみにて限定されるものではな
い。但し、Mは、固相担体を表す。mおよびnの和は、
100モル%である。Hereinafter, specific examples of the diazonium salt compound or its precursor on the surface of the solid support in the present invention will be described.
The scope of the present invention is not limited only by these. Here, M represents a solid support. The sum of m and n is
100 mol%.
【0023】[0023]
【化1】 Embedded image
【0024】[0024]
【化2】 Embedded image
【0025】以下に、本発明でジアゾニウム塩とカップ
リングさせるためにDNA断片に組み込まれる活性メチ
レン基を含む部分構造の具体例を示すが、本発明の範囲
はこれらのみにて限定されるものではない。下記に示す
結合手は、DNA断片に結合する位置を表す。In the following, specific examples of a partial structure containing an active methylene group to be incorporated into a DNA fragment for coupling with a diazonium salt in the present invention are shown, but the scope of the present invention is not limited only to these. Absent. The bond shown below indicates a position at which the bond to the DNA fragment.
【0026】[0026]
【化3】 Embedded image
【0027】固相担体としては、疎水性、あるいは親水
性の低い担体であることが好ましい。また、その表面が
凹凸を有する平面性の低いものであっても好ましく用い
ることができる。固相担体の材質としては、ガラス、セ
メント、陶磁器等のセラミックスもしくはニューセラミ
ックス、ポリエチレンテレフタレート、酢酸セルロー
ス、ビスフェノールAのポリカーボネート、ポリスチレ
ン、ポリメチルメタクリレート等のポリマー、シリコ
ン、活性炭、多孔質ガラス、多孔質セラミックス、多孔
質シリコン、多孔質活性炭、織物、編み物、不織布、濾
紙、短繊維、メンブレンフィルター等の多孔質物質、金
などの導電性材料などを拳げることができる。多孔質物
質の細孔の大きさは、2乃至1000nmの範囲にある
ことが好ましく、2乃至500nmの範囲にあることが
特に好ましい。固相担体の材質は、ガラスもしくはシリ
コンであることが特に好ましい。これは、表面処理の容
易さや電気化学的方法による解析の容易さによるもので
ある。固相担体の厚さは、100乃至2000μmの範
囲にあることが好ましい。As the solid phase carrier, a carrier having low hydrophobicity or low hydrophilicity is preferable. In addition, even if the surface has unevenness and low flatness, it can be preferably used. Materials for the solid support include ceramics or new ceramics such as glass, cement, and porcelain, polymers such as polyethylene terephthalate, cellulose acetate, bisphenol A polycarbonate, polystyrene, and polymethyl methacrylate, silicon, activated carbon, porous glass, and porous materials. Ceramics, porous silicon, porous activated carbon, woven fabric, knitted fabric, nonwoven fabric, filter paper, short fibers, porous materials such as membrane filters, conductive materials such as gold, etc. can be used. The size of the pores of the porous material is preferably in the range of 2 to 1000 nm, particularly preferably in the range of 2 to 500 nm. The material of the solid support is particularly preferably glass or silicon. This is due to the ease of surface treatment and the ease of analysis by electrochemical methods. The thickness of the solid support is preferably in the range of 100 to 2000 μm.
【0028】固相担体は、その表面がポリ陽イオンなど
のポリマーなどで被覆処理、あるいは固相担体表面への
導入置換基を有するシランカップリング剤によって処理
されていてもよい。あるいはプラズマ処理により表面に
反応性官能基が導入されていてもよい。ポリ陽イオンに
よる場合には、アニオン種を静電結合によって固相担体
表面に不完全ながら保持する事ができるが、シランカッ
プリング剤による場合には、共有結合によって種々の化
合物を固相担体表面に安定に結合させることができる点
で好ましい。こうしてアミノ基、カルボキシル基、ヒド
ロキシ基などを導入することができる。これらの導入基
に共有結合を介して、光反応性基を有する化合物を連結
してもよい。シランカップリング剤の例としては、γ−
アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノ
エチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランある
いはN−β−(アミノエチル)−β−アミノプロピルメ
チルジメトキシシランを用いることが好ましく、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシランを用いることが特に好
ましい。The surface of the solid support may be coated with a polymer such as a polycation or the like, or may be treated with a silane coupling agent having a substituent introduced to the surface of the solid support. Alternatively, a reactive functional group may be introduced to the surface by plasma treatment. In the case of polycations, anionic species can be imperfectly retained on the surface of the solid support by electrostatic bonding, but in the case of silane coupling agents, various compounds can be covalently bonded to the surface of the solid support. Is preferred because it can be stably bonded to Thus, an amino group, a carboxyl group, a hydroxy group, or the like can be introduced. A compound having a photoreactive group may be linked to these introduced groups via a covalent bond. Examples of silane coupling agents include γ-
Preferably, aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane or N-β- (aminoethyl) -β-aminopropylmethyldimethoxysilane is used. It is particularly preferred to use ethoxysilane.
【0029】ポリ陽イオンを用いる処理に、シランカッ
プリング剤による処理を組み合わせて行ってもよい。疎
水性、あるいは親水性の低い固相担体とDNA断片との
静電的相互作用を促進することができる。表面処理がさ
れた固相担体表面上に、さらに、電荷を有する親水性高
分子等からなる層や架橋剤からなる層を設けてもよい。
このような溝を設けることによって表面処理がきれた固
相担体の凹凸を軽減することができる。固相担体の種類
によっては、その担体中に親水性高分子等を含有させる
ことも可能であり、このような処理を施した固相担体も
好ましく用いることができる。The treatment using a polycation may be combined with the treatment using a silane coupling agent. It is possible to promote electrostatic interaction between the DNA fragment and the solid support having low hydrophobicity or low hydrophilicity. A layer made of a charged hydrophilic polymer or the like or a layer made of a cross-linking agent may be further provided on the surface-treated solid support surface.
By providing such grooves, it is possible to reduce unevenness of the solid support having been subjected to the surface treatment. Depending on the type of the solid phase carrier, a hydrophilic polymer or the like can be contained in the carrier, and a solid phase carrier that has been subjected to such treatment can be preferably used.
【0030】DNA断片は、目的によって二通りに分け
ることができる。遺伝子の発現を調べるためには、cD
NA、cDNAの一部、EST等のポリヌクレオチドを
使用することが好ましい。これらのポリヌクレオチド
は、その機能が未知であってもよいが、一般的にはデー
タベースに登録された配列を基にしてcDNAのライブ
ラリー、ゲノムのライブラリーあるいは全ゲノムをテン
プレートとしてPCR法によって増幅して調製する(以
下、「PCR産物」という。)。PCR法によって増幅
しないものも好ましく使用することができる。また、遺
伝子の変異や多型を調べるには、標準となる既知の配列
をもとにして、変異や多型に対応する種々のオリゴヌク
レオチドを合成し、これを使用することが好ましい。さ
らに、塩基配列分析の場合には、4n(nは、塩基の長
さ)種のオリゴヌクレオチドを合成したものを使用する
ことが好ましい。DNA断片の塩基配列は、一般的な塩
基配列決定法によって予めその配列が決定されているこ
とが好ましい。DNA断片は、2乃至50量体であるこ
とが好ましく、10乃至25量体であることが特に好ま
しい。The DNA fragment can be divided into two types depending on the purpose. To examine gene expression, the cD
It is preferable to use a polynucleotide such as NA, a part of cDNA, or EST. These polynucleotides may be of unknown function, but are generally amplified by PCR using a cDNA library, genomic library or whole genome as a template based on sequences registered in a database. (Hereinafter, referred to as “PCR product”). Those not amplified by the PCR method can also be preferably used. In addition, in order to examine gene mutations and polymorphisms, it is preferable to synthesize various oligonucleotides corresponding to the mutations and polymorphisms based on a known sequence as a standard, and use them. Furthermore, in the case of nucleotide sequence analysis, it is preferable to use 4 n (n is the length of a base) synthesized oligonucleotides. The base sequence of the DNA fragment is preferably determined in advance by a general base sequence determination method. The DNA fragment is preferably a 2- to 50-mer, and particularly preferably a 10- to 25-mer.
【0031】DNA断片には、固相担体表面のジアゾニ
ウム塩とジアゾカップリングして結合を形成するための
活性メチレン基を一方の末端に直接もしくは連結基を介
して導入する。これらの例は、前記記載の通りである。An active methylene group for forming a bond by diazo coupling with a diazonium salt on the surface of a solid support is introduced into one end of the DNA fragment directly or via a linking group. Examples of these are as described above.
【0032】DNA断片の点着は、DNA断片を水性媒
体に溶解あるいは分散した水性液を、96穴もしくは3
84穴プラスチックプレートに分注し、分注した水性液
をスポッター装置等を用いて固相担体表面上に滴下して
行うことが好ましい。The DNA fragment can be spotted by dissolving or dispersing the DNA fragment in an aqueous medium in a 96-well or 3-well solution.
The dispensing is preferably performed by dispensing into an 84-well plastic plate and dropping the dispensed aqueous liquid onto the surface of the solid support using a spotter or the like.
【0033】点着後のDNA断片の乾燥を防ぐために、
DNA断片が溶解あるいは分散してなる水性液中に、高
沸点の物質を添加してもよい。高沸点の物質としては、
DNA断片が溶解あるいは分散してなる水性液に溶解し
得るものであって、試料核酸断片とのハイブリダイゼー
ションを妨げることがなく、かつ粘性の大きくない物質
であることが好ましい。このような物質としては、グリ
セリン、エチレングリコール、ジメチルスルホキシドお
よび低分子の親水性ポリマーを挙げることができる。親
水性ポリマーとしては、ポリアクリルアミド、ポリエチ
レングリコール、ポリアクリル酸ナトリウム等を挙げる
ことができる。ポリマーの分子量は103乃至106の範
囲にあることが好ましい。高沸点の物質としては、グリ
セリンあるいはエチレングリコールを用いることがさら
に好ましく、グリセリンを用いることが特に好ましい。
高沸点の物質の濃度は、DNA断片の水性液中、0.1
乃至2容量%の範囲にあることが好ましく、0.5乃至
1容量%の範囲にあることが特に好ましい。また、同じ
目的のために、DNA断片を点着した後の固相担体を、
90%以上の湿度および25乃至50℃の温度範囲の環
境に置くことも好ましい。In order to prevent drying of the DNA fragment after spotting,
A substance having a high boiling point may be added to the aqueous liquid in which the DNA fragment is dissolved or dispersed. As a substance with a high boiling point,
It is preferably a substance which can be dissolved in an aqueous liquid in which a DNA fragment is dissolved or dispersed, and which does not hinder hybridization with a sample nucleic acid fragment and has low viscosity. Such materials can include glycerin, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide and low molecular weight hydrophilic polymers. Examples of the hydrophilic polymer include polyacrylamide, polyethylene glycol, and sodium polyacrylate. The molecular weight of the polymer is preferably in the range of 10 3 to 10 6. As the substance having a high boiling point, glycerin or ethylene glycol is more preferably used, and glycerin is particularly preferably used.
The concentration of the high-boiling substance is 0.1% in the aqueous solution of the DNA fragment.
Preferably, it is in the range of 0.5 to 2% by volume, particularly preferably in the range of 0.5 to 1% by volume. Further, for the same purpose, the solid support after spotting the DNA fragment,
It is also preferable to place in an environment with a humidity of 90% or more and a temperature range of 25 to 50 ° C.
【0034】DNA断片を点着後、ジアゾニウム塩とジ
アゾカップリングを行う。この際カプラーがプロトンを
解離して陰イオンになることを助けてジアゾカップリン
グを促進する目的で、点着液のpHをカプラーの酸解離
定数以上に設定することが好ましく、たとえばpH4乃
至11の範囲に設定することがさらに好ましく、pH6
乃至10の範囲に設定することが特に好ましい。次い
で、固定化されなかったDNAを洗い流すことにより、
固相担体表面に任意の形状にDNA断片を固定すること
ができる。After spotting the DNA fragment, diazo coupling with a diazonium salt is performed. At this time, the pH of the spotting solution is preferably set to be equal to or higher than the acid dissociation constant of the coupler, for the purpose of promoting the diazo coupling by assisting the coupler to dissociate protons to anions to promote anion. More preferably, the pH is set within the range.
It is particularly preferable to set it in the range of 10 to 10. Then, by washing away the non-immobilized DNA,
The DNA fragment can be immobilized on the surface of the solid support in any shape.
【0035】DNA断片を点着後、ジアゾカップリング
反応を行うほかに、紫外線処理等の放射線処理、水素化
ホウ素ナトリウムあるいはシッフ試薬による後処理を施
してもよい。これらの後処理は、複数の種類を組み合わ
せて行ってもよく、加熱処理と紫外線処理を組み合わせ
て行うことが特に好ましい。これらの後処理は、ポリ陽
イオンのみによって固相担体表面を処理した場合には特
に有効である。点着後は、インキュベーションを行うこ
とも好ましい。インキュベート後、未点着のDNA断片
を洗浄して除去することが好ましい。After spotting the DNA fragment, in addition to performing the diazo coupling reaction, post-treatment with sodium borohydride or a Schiff reagent may be performed. These post-treatments may be performed in combination of a plurality of types, and particularly preferably performed in combination of the heat treatment and the ultraviolet treatment. These post-treatments are particularly effective when the surface of the solid support is treated only with the polycation. After spotting, it is also preferable to carry out incubation. After the incubation, it is preferable to wash and remove unspotted DNA fragments.
【0036】DNA断片は、固相担体表面に対して、1
02乃至105種類/cm2の範囲にあることが好まし
い。DNA断片の量は、1乃至1015モルの範囲にあ
り、重量としては数ng以下であることが好ましい。点
着によって、DNA断片の水性液は、固相担体表面にド
ットの形状で固定される。ドットの形状は、ほとんど円
形である。形状に変動がないことは、遺伝子発現の定量
的解析や一塩基変異を解析するために重要である。ドッ
ト間の距離は、0乃至1.5mmの範囲にあることが好
ましく、100乃至300μmの範囲にあることが特に
好ましい。1つのドットの大きさは、直径が50乃至3
00μmの範囲にあることが好ましい。点着する量は、
100pL乃至1μLの範囲にあることが好ましく、1
乃至100nLの範囲にあることが特に好ましい。The DNA fragment is applied to the surface of the solid support at 1
It is preferably in the range of 0 2 to 10 5 types / cm 2 . The amount of the DNA fragment is in the range of 1 to 10 15 mol, and the weight is preferably several ng or less. By spotting, the aqueous liquid of the DNA fragment is fixed in the form of dots on the surface of the solid support. The shape of the dot is almost circular. The absence of variation in shape is important for quantitative analysis of gene expression and analysis of single nucleotide mutation. The distance between the dots is preferably in the range of 0 to 1.5 mm, particularly preferably in the range of 100 to 300 μm. The size of one dot is 50 to 3 in diameter.
It is preferably in the range of 00 μm. The amount of spotting is
It is preferably in the range of 100 pL to 1 μL,
It is particularly preferred that it is in the range of 100 to 100 nL.
【0037】上記の工程によって作製されたDNAチッ
プの寿命は、cDNAが固定されてなるcDNAチップ
で数週間、オリゴDNAが固定されてなるオリゴDNA
チップではさらに長期間である。これらのDNAチップ
は、遺伝子発現のモニタリング、塩基配列の決定、変異
解析、多型解析等に利用される。検出原理は、後述する
標識した試料核酸断片とのバイブリダーゼーションであ
る。The life of the DNA chip prepared by the above-described process is as follows.
Longer for chips. These DNA chips are used for gene expression monitoring, nucleotide sequence determination, mutation analysis, polymorphism analysis, and the like. The principle of detection is hybridization with a labeled sample nucleic acid fragment described below.
【0038】標織方法としては、RI法と非RI法(蛍
光法、ビオチン法、電気化学的方法、化学発光法等)と
が知られているが、本発明でほ蛍光法を用いる。蛍光物
質としては、核酸の塩基部分と結合できるものであれば
何れも用いることができるが、シアニン色素(例えば、
CyDyeTMシリーズのCy3、Cy5等)、ローダミ
ン6G試薬、N−アセトキシ−N2−アセチルアミノフ
ルオレン(AAF)あるいはAAIF(AAFのヨウ素
誘導体)などを使用することができる。As the weaving method, an RI method and a non-RI method (fluorescence method, biotin method, electrochemical method, chemiluminescence method, etc.) are known, but the fluorescence method is used in the present invention. As the fluorescent substance, any substance can be used as long as it can bind to the base portion of the nucleic acid.
CyDye ™ series Cy3, Cy5, etc.), rhodamine 6G reagent, N-acetoxy-N 2 -acetylaminofluorene (AAF) or AAIF (iodine derivative of AAF) can be used.
【0039】なお、上記の標識を利用する以外にも、導
電性基を持ち、形成されたハイブリッド構造体に取り込
まれる性質を持つインターカレータを用いる電気化学的
な検出方法を利用する方法も知られており、本発明のD
NAチップは電気化学的な検出方法に利用することもで
きる。あるいは、蛍光発生基を持ち、形成されたハイブ
リッド構造体に取り込まれる性質を持つインターカレー
タを用いて、ハイブリッドの形成を蛍光法により検出方
法を利用する方法も知られており、本発明のDNAチッ
プはこの検出方法に利用することもできる。It is to be noted that, besides utilizing the above-mentioned label, a method utilizing an electrochemical detection method using an intercalator having a conductive group and having a property of being incorporated into the formed hybrid structure is also known. And D of the present invention
NA chips can also be used for electrochemical detection methods. Alternatively, there is also known a method of using a method for detecting the formation of a hybrid by a fluorescence method using an intercalator having a fluorescence-generating group and having a property of being incorporated into the formed hybrid structure. Can also be used for this detection method.
【0040】試料核酸断片としては、その配列や機能が
未知であるDNA断片試料あるいはRNA断片試料を用
いることが好ましい。試料核酸断片は、遺伝子発現を調
べる目的では、真核生物の細胞や組織サンプルから単離
することが好ましい。試料がゲノムならば、赤血球を除
く任意の組織サンプルから単離することが好ましい。赤
血球を除く任意の組織は、末梢血液リンパ球、皮膚、毛
髪、精液等であることが好ましい。試料がmRNAなら
ば、mRNAが発現される組織サンプルから抽出するこ
とが好ましい。mRNAは、逆転写反応により標識dN
TP(「dNTP」は、塩基がアデニン(A)、シトシ
ン(C)、グアニン(G)もしくはチミン(T)である
デオキシリボヌクレオチドを意味する。)を取り込ませ
て標識cDNAとすることが好ましい。dNTPとして
は、化学的な安定性のため、dCTPを用いることが好
ましい。1回のハイブリダイゼーションに必要なmRN
A量は、液量や標識方法によって異なるが、数μg以下
であることが好ましい。尚、DNAチップ上のDNA断
片がオリゴDNAである場合には、試料核酸断片は低分
子化しておくことが望ましい。原核生物の細胞では、m
RNAの選択的な抽出が困難なため、全RNAを標識す
ることが好ましい。試料核酸断片は、遺伝子の変異や多
型を調べる目的では、標識プライマーもしくは標識dN
TPを含む反応系で標的領域のPCRを行って得ること
が好ましい。As the sample nucleic acid fragment, it is preferable to use a DNA fragment sample or an RNA fragment sample whose sequence or function is unknown. The sample nucleic acid fragment is preferably isolated from eukaryotic cell or tissue samples for the purpose of examining gene expression. If the sample is a genome, it is preferably isolated from any tissue sample except red blood cells. Any tissue other than red blood cells is preferably peripheral blood lymphocytes, skin, hair, semen and the like. If the sample is mRNA, it is preferably extracted from a tissue sample in which mRNA is expressed. mRNA is labeled dN by reverse transcription reaction.
It is preferable that TP ("dNTP" means a deoxyribonucleotide whose base is adenine (A), cytosine (C), guanine (G) or thymine (T)) is incorporated into a labeled cDNA. As dNTP, it is preferable to use dCTP for chemical stability. MRN required for one hybridization
The amount of A varies depending on the amount of the liquid and the labeling method, but is preferably several μg or less. When the DNA fragment on the DNA chip is an oligo DNA, it is desirable that the sample nucleic acid fragment be reduced in molecular weight. In prokaryotic cells, m
Since it is difficult to selectively extract RNA, it is preferable to label total RNA. The sample nucleic acid fragment may be labeled with a labeled primer or labeled dN for the purpose of examining gene mutation or polymorphism.
It is preferable to obtain by carrying out PCR of the target region in a reaction system containing TP.
【0041】ハイブリダイゼーションは、96穴もしく
は384穴プラスチックプレートに分注しておいた、標
識した試料核酸断片が溶解あるいは分散してなる水性液
を、上記で作製したDNAチップ上に点着することによ
つて実施することが好ましい。点着の量は、1乃至10
0nLの範囲にあることが好ましい。ハイブリダイゼー
ションは、室温乃至70℃の温度範囲で、そして6乃至
20時間の範囲で実施することが好ましい。ハイブリダ
イゼーション終了後、界面活性剤と緩衝液との混合溶液
を用いて洗浄を行い、未反応の試料核酸断片を除去する
ことが好ましい。界面活性剤としては、ドデシル硫酸ナ
トリウム(SDS)を用いることが好ましい。緩衝液と
しては、クエン酸緩衝液、リン酸緩衝液、ホウ酸緩衝
液、トリス緩衝液、グッド緩衝液等を用いることができ
るが、クエン酸緩衝液を用いることが特に好ましい。In the hybridization, an aqueous solution, in which a labeled sample nucleic acid fragment is dissolved or dispersed, dispensed on a 96-well or 384-well plastic plate is spotted on the DNA chip prepared above. It is preferable to carry out the method. The amount of spotting is 1 to 10
It is preferably in the range of 0 nL. Hybridization is preferably carried out in a temperature range from room temperature to 70 ° C. and for a time in the range from 6 to 20 hours. After the completion of the hybridization, it is preferable to wash with a mixed solution of a surfactant and a buffer to remove unreacted sample nucleic acid fragments. It is preferable to use sodium dodecyl sulfate (SDS) as the surfactant. As a buffer, a citrate buffer, a phosphate buffer, a borate buffer, a Tris buffer, a Good buffer, and the like can be used, but a citrate buffer is particularly preferable.
【0042】DNAチップを用いるハイブリダイゼーシ
ョンの特徴は、標識した試料核酸断片の使用量が非常に
少ないことである。そのため、固相担体に固定するDN
A断片の鎖長や標識した試料核酸断片の種類により、ハ
イブリダイゼーションの最適条件を設定する必要があ
る。遺伝子発現の解析には、低発現の遺伝子も十分に検
出できるように、長時間のハイブリダイゼーションを行
うことが好ましい。一塩基変異の検出には、短時間のハ
イブリダイゼーションを行うことが好ましい。また、互
いに異なる蛍光物質によって標識した試料核酸断片を二
種類用意し、これらを同時にハイブリダイゼーションに
用いることにより、同一のDNAチップ上で発現量の比
較や定量ができる特徴もある。A feature of hybridization using a DNA chip is that the amount of labeled sample nucleic acid fragments used is very small. Therefore, DN immobilized on a solid support
It is necessary to set optimal hybridization conditions depending on the length of the A fragment and the type of the labeled sample nucleic acid fragment. For gene expression analysis, it is preferable to perform hybridization for a long time so that low-expressed genes can be sufficiently detected. For detection of a single nucleotide mutation, it is preferable to perform hybridization for a short time. Another feature is that by preparing two types of sample nucleic acid fragments labeled with different fluorescent substances and simultaneously using them for hybridization, the expression level can be compared and quantified on the same DNA chip.
【0043】[0043]
【実施例】[実施例1]DNA断片固定スライドの作成
及びDNA断片の固定量の測定 本発明の固定方法を、DNA断片の反応経路によって表
すこととし、その反応経路を図2に示す。図2におい
て、Mは、スライドガラスを表す。EXAMPLES Example 1 Preparation of DNA Fragment-Immobilized Slide and Measurement of Amount of Immobilized DNA Fragment The immobilization method of the present invention is represented by a DNA fragment reaction path, and the reaction path is shown in FIG. In FIG. 2, M represents a slide glass.
【0044】(1)ジアゾニウム塩が導入されたスライ
ド(B)の作成 2質量%アミノプロピルエトキシシラン(信越化学工業
(株)製)のエタノール溶液に、スライドガラス(25
mm×75mm)を10分間浸した後取り出し、エタノ
ールで洗浄後、110℃で10分間乾燥して、シラン化
合物被覆スライド(A)を作成した。次いで、縮合剤の
存在下にこのシラン化合物被覆スライド(A)を、4−
ベンジルオキシカルボニルアミノ安息香酸(1g)のN
−メチルピロリドン(50mL)溶液に1時間浸した後
取り出し、アセトニトリルで洗浄した。次いで1モルの
塩化水素水溶(50mL)に50℃で1時間浸し、次い
で氷冷した1モル塩化水素水溶液(50mL)に浸し、
亜硝酸ナトリウム0.5gを添加して10分間放置した
後取り出し、濾紙にて液体を吸収して、ジアゾニウム塩
が導入されたスライド(B)を得た。(1) Preparation of a slide (B) into which a diazonium salt was introduced A slide glass (25) was added to an ethanol solution of 2 mass% aminopropylethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
(mm × 75 mm) was taken out after dipping for 10 minutes, washed with ethanol, and dried at 110 ° C. for 10 minutes to prepare a silane compound-coated slide (A). Then, the slide (A) coated with the silane compound was placed in the presence of a condensing agent,
N of benzyloxycarbonylaminobenzoic acid (1 g)
After being immersed in a methylpyrrolidone (50 mL) solution for 1 hour, it was taken out and washed with acetonitrile. Then, it was immersed in a 1M aqueous hydrogen chloride solution (50 mL) at 50 ° C. for 1 hour, and then immersed in an ice-cooled 1M hydrogen chloride aqueous solution (50 mL).
After adding 0.5 g of sodium nitrite and leaving the mixture to stand for 10 minutes, it was taken out, the liquid was absorbed by filter paper, and a slide (B) into which diazonium salt was introduced was obtained.
【0045】(2)DNA断片の点着と蛍光強度の測定 3'末端および5'未端がそれぞれアセトアセチルアミノ
基、蛍光標織試薬(FluoroLink Cy5dC
TP、アマシャム・ファルマシア・バイオテック社製)
で修飾されたDNA断片(3'CTAGTCTGTGAAGTGTCTGATC
5')を0.1M炭酸緩衝液(pH9.3)に分散して
なる水性液(1×10-6M、1μL)を、上記(1)で
得たスライド(B)に点着する。このスライドを0.1
質量%SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)と2×SSC
(2×SSC:SSCの原液を2倍に希釈した溶液、S
SC:標準食塩クエン酸緩衝液)との混合溶液で2回、
0.2×SSC水溶液で1回順次洗浄した。次いで、上
記の洗浄後のスライドを0.1Mグリシン水溶液(pH
10)中に1時間30分浸漬した後、蒸留水で洗浄し、
室温で乾燥させ、DNA断片が固定されたスライド(C
1)を得た。このスライド(C1)表面の蛍光強度を蛍
光スキャニング装置で測定したところ、1893であっ
た。この値は下記の比較例に比べてきわめて大きく、本
発明の固定化方法により、DNA断片が効率よくスライ
ドガラスに固定されたことが分かる。(2) Spotting of DNA Fragments and Measurement of Fluorescence Intensity The 3 ′ end and 5 ′ end were each an acetoacetylamino group, and a fluorescent labeling reagent (FluoroLink Cy5dC) was used.
TP, manufactured by Amersham Pharmacia Biotech)
DNA fragment modified with (3'CTAGTCTGTGAAGTGTCTGATC
An aqueous liquid (1 × 10 −6 M, 1 μL) obtained by dispersing 5 ′) in a 0.1 M carbonate buffer (pH 9.3) is spotted on the slide (B) obtained in the above (1). Slide 0.1
Mass% SDS (sodium dodecyl sulfate) and 2 × SSC
(2 × SSC: a solution obtained by diluting the stock solution of SSC by 2 times, S
SC: standard saline citrate buffer) twice.
Washing was sequentially performed once with a 0.2 × SSC aqueous solution. Next, the slide after the above washing was washed with a 0.1 M glycine aqueous solution (pH
10) After immersion for 1 hour and 30 minutes, washed with distilled water,
After drying at room temperature, a slide (C
1) was obtained. The fluorescence intensity on the surface of the slide (C1) was measured by a fluorescence scanning apparatus and was found to be 1893. This value is extremely large as compared with the following comparative examples, and it is understood that the DNA fragment was efficiently fixed to the slide glass by the immobilization method of the present invention.
【0046】[比較例1]亜硝酸ナトリウムを使用しな
い他は実施例1と同様にしてスライド(C2)を作成し
た。このスライド(C2)表面の蛍光強度を蛍光スキャ
ニング装置で測定したところ204であった。すなわち
DNA断片の固定量は実施例に比べて遙かに少ないこと
がわかる。Comparative Example 1 A slide (C2) was prepared in the same manner as in Example 1 except that sodium nitrite was not used. The fluorescence intensity of the surface of the slide (C2) was measured by a fluorescence scanning apparatus and was found to be 204. That is, it can be seen that the amount of immobilized DNA fragments is much smaller than in the examples.
【0047】[実施例2]試料DNA断片の検出 (1)DNAチップの作成 3'末端が蛍光標識試薬で修飾されていないDNA断片
を用いる以外は実施例1と同様にして、DNA断片が固
定されたスライド(D2)を得た。 (2)試料DNA断片の検出 5'末端にCy5が結合した22merの試料オリゴヌ
クレオチド(GATCAGACACTTCACAGACTAG5')をハイブリ
ダイゼーション用溶液(4×SSCおよび10重量%の
SDSの混合溶液)(20μL)に分散させたものを、
上記(1)で得たスライド(D2)に点着し、表面を顕
微鏡用カバーガラスで保護した後、モイスチャンバー内
にて60℃で20時間インキュベートした。次いで、こ
のものを0.1質量%SDSと2×SSCとの混合溶
液、0.1質量%SDSと0.2×SSCとの混合溶
液、および0.2×SSC水溶液で順次洗浄した後、6
00rpmで20秒間遠心し、室温で乾燥した。スライ
ドガラス表面の蛍光強度を蛍光スキャニング装置で測定
したところ、1629であった。本発明の固定化方法に
よって作成されたDNAチップを用いることによって、
DNAチップに固定されているDNA断片と相補性を有
する試料DNA断片を検出できることが分かる。Example 2 Detection of Sample DNA Fragment (1) Preparation of DNA Chip A DNA fragment was immobilized in the same manner as in Example 1 except that a DNA fragment whose 3 ′ end was not modified with a fluorescent labeling reagent was used. A slide (D2) was obtained. (2) Detection of Sample DNA Fragment A 22-mer sample oligonucleotide (GATCAGACACTTCACAGACTAG5 ′) with Cy5 bound to the 5 ′ end was dispersed in a hybridization solution (a mixed solution of 4 × SSC and 10% by weight SDS) (20 μL). What
The sample was spotted on the slide (D2) obtained in (1) above, the surface was protected with a microscope cover glass, and the plate was incubated at 60 ° C. for 20 hours in a Moisture chamber. Next, this was sequentially washed with a mixed solution of 0.1% by mass SDS and 2 × SSC, a mixed solution of 0.1% by mass SDS and 0.2 × SSC, and a 0.2 × SSC aqueous solution. 6
Centrifuged at 00 rpm for 20 seconds and dried at room temperature. The fluorescence intensity on the surface of the slide glass was measured by a fluorescence scanning device and was found to be 1629. By using the DNA chip prepared by the immobilization method of the present invention,
It can be seen that a sample DNA fragment having complementarity with the DNA fragment immobilized on the DNA chip can be detected.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によって、固相担体表面にDNA
断片を安定かつ迅速に固定することができる。特に、固
相担体表面にジアゾニウム塩化合物ををシランカップリ
ング剤を用いて導入した場合には、ジアゾニウム塩化合
物の固相担体表面への結合も、DNA断片とのジアゾ結
合も共に共有結合であるため、強固にDNA断片を固定
することができる。DNA断片の安定な固定は、遺伝子
解析等に有効に利用することができる高い検出限界を有
するDNAチップの作製を可能にする。その一つの例と
して、本発明によって作製されたDNAチップを用い
て、試料核酸断片とのハイブリダイゼーションを行うこ
とにより、DNAチップに固定されているDNA断片に
相補性を有する試料核酸断片を感度よく検出することが
できる。According to the present invention, DNA can be deposited on the surface of a solid support.
The fragments can be fixed stably and quickly. In particular, when a diazonium salt compound is introduced into the surface of a solid support using a silane coupling agent, both the binding of the diazonium salt compound to the surface of the solid support and the diazo bond with the DNA fragment are covalent bonds. Therefore, the DNA fragment can be firmly fixed. The stable immobilization of DNA fragments enables the production of a DNA chip having a high detection limit that can be effectively used for gene analysis and the like. As one example, by performing hybridization with a sample nucleic acid fragment using a DNA chip prepared according to the present invention, a sample nucleic acid fragment having complementarity to a DNA fragment immobilized on a DNA chip can be detected with high sensitivity. Can be detected.
【図1】本発明の代表的な固定方法を示す模式図であ
る。FIG. 1 is a schematic view showing a typical fixing method of the present invention.
【図2】本発明のDNA断片の固定方法を示す模式図で
ある。FIG. 2 is a schematic diagram showing the method for immobilizing a DNA fragment of the present invention.
M スライドガラス M slide glass
Claims (6)
断片と、ジアゾニウム塩基を有する鎖状分子が一方の末
端で表面に固定された固相担体とを液相にて接触させる
ことにより、該DNA断片と鎖状分子との間で結合を形
成させることを特徴とするDNA断片の固相担体表面へ
の固定方法。1. A DNA having an active methylene group at the terminal
Forming a bond between the DNA fragment and the chain molecule by contacting the fragment and a solid carrier having a diazonium base-containing chain molecule fixed to the surface at one end in a liquid phase; A method for immobilizing a DNA fragment on a surface of a solid support, which is characterized in that:
ある水性液体の存在下で行なうことを特徴とする請求項
1に記載の固定化方法。2. The method according to claim 1, wherein the contacting is performed in the presence of an aqueous liquid having a pH in the range of 4 to 11.
ある水性液体の存在下で行なうことを特徴とする請求項
2に記載の固定化方法。3. The method according to claim 2, wherein the contacting is performed in the presence of an aqueous liquid having a pH in the range of 6 to 10.
の方法によって得られたDNAチップ。4. A DNA chip obtained by the method according to claim 1.
に、蛍光物質もしくは放射性物質で標識した核酸断片試
料を含む水性液を付与する工程、DNAチップに固定さ
れているDNA断片と相補性を有する核酸断片試料をハ
イブリダイゼーションによってDNAチップ上に固定す
る工程、そしてDNAチップ上に固定された標識核酸断
片試料の蛍光標識もしくは放射性標識を検出する工程か
らなる、DNAチップ上のDNA断片に対して相補性を
有する核酸断片の検出方法。5. A step of applying an aqueous liquid containing a nucleic acid fragment sample labeled with a fluorescent substance or a radioactive substance to the surface of the DNA chip according to claim 4, wherein complementarity with the DNA fragment immobilized on the DNA chip is determined. Immobilizing a nucleic acid fragment sample having on a DNA chip by hybridization, and detecting a fluorescent label or a radioactive label of the labeled nucleic acid fragment sample immobilized on the DNA chip. A method for detecting a nucleic acid fragment having complementarity.
に、蛍光発生基もしくは導電性基を有するインターカレ
ータと核酸断片試料とを含む水性液を付与する工程、D
NAチップに固定されているDNA断片と相補性を有す
る核酸断片試料をハイブリダイゼーションによってDN
Aチップ上に固定する工程、そしてDNAチップのDN
A断片と核酸断片試料とから形成されたハイブリッド構
造内に取り込まれたインターカレータの蛍光発生基から
発する蛍光、もしくは導電性基を介して流れる電流を検
出する工程からなる、DNAチップ上のDNA断片に対
して相補性を有する核酸断片の検出方法。6. A step of applying an aqueous liquid containing an intercalator having a fluorescent group or a conductive group and a nucleic acid fragment sample to the surface of the DNA chip according to claim 4.
A nucleic acid fragment sample complementary to the DNA fragment immobilized on the NA chip is DNized by hybridization.
Step of fixing on A chip, and DN of DNA chip
A DNA fragment on a DNA chip comprising a step of detecting fluorescence emitted from a fluorescence-generating group of an intercalator incorporated in a hybrid structure formed from the A fragment and a nucleic acid fragment sample, or a current flowing through a conductive group. A method for detecting a nucleic acid fragment having complementarity to
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37107399A JP2001178471A (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Method for immobilizing dna fragment to surface of solid- phase carrier and dna chip |
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| JP37107399A JP2001178471A (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Method for immobilizing dna fragment to surface of solid- phase carrier and dna chip |
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-
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